На правах рукописи

ШАМБОРСКИЙ Виктор Николаевич

РАЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ, АЛГОРИТМЫ ДИАГНОСТИКИ И

АНАЛИЗА ЛЕЧЕНИЯ ОСТРОГО ОДОНТОГЕННОГО

ОСТЕОМИЕЛИТА ЧЕЛЮСТЕЙ

Специальность: 03.01.09 - Математическая биология, биоинформатика

(медицинские наук

и)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата медицинских наук Курск - 2014

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» на кафедре биомедицинской инженерии

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Гонтарев Сергей Николаевич

Официальные оппоненты: Субботина Татьяна Игоревна, доктор медицинских наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет», заведующая кафедрой медико-биологических дисциплин Татьяненко Татьяна Николаевна, кандидат медицинских наук, доцент, МБУЗ «Городская больница №2 г. Белгорода», старший ординатор хирургического отделения №

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», г. Белгород

Защита состоится «28» ноября 2014г. в 13:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.105.08 при ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» по адресу: 305040, г. Курск, ул.50 лет Октября, 94, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «ЮгоЗападный государственный университет» по адресу: 305040, г. Курск, ул.50 лет Октября, 94 и на сайте ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» www.swsu.ru.

2014г.

Автореферат разослан « »

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.105. доктор медицинских наук, профессор Снопков В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Распространенность острых одонтогенных воспалительных заболеваний в последние десятилетия постоянно увеличивается и всё чаще отмечаются бурно прогрессирующие формы течения (Кабанова А.А. 2009; Лунев М.А., 2012; Ткаченко А.Н. и др., 2012; Басин Е.М., Медведев Ю.А., 2013). При этом преимущественной формой среди одонтогенных воспалительных заболеваний является острый одонтогенный остеомиелит челюстей, составляющий 1,41 случай на 1000 населения, в том числе осложненный флегмоной - 1,01 случай на 1000 населения (Амиров Н.Х., 2009). В странах Западной Европы заболеваемость остеомиелитом челюстей значительно ниже и варьирует от 3 до 4 случаев на 100000 населения (Bronkhorst M.A., Damme P.A., 2006; Chen L. et al, 2013).

Диагностика, лечение и профилактика одонтогенных гнойных воспалительных заболеваний челюстно-лицевой области остается наиболее актуальной для современной стоматологии и челюстно-лицевой хирургии (Козин Д.В. и др., 2010; Комський М.П., 2011; Germain H., 2009; Yamazaki T. et al, 2013). Данному обстоятельству способствует высокая медико-социальная значимость остеомиелита челюстей, поскольку большую часть больных с этой нозологией составляют лица молодого трудоспособного возраста (Козин Д.В. и др., 2010). При рассматриваемой патологии отмечаются высокие показатели заболеваемости с временной утратой трудоспособности, а также смертности. Остеомиелит челюстей часто трудно диагностируется, несмотря на активный поиск методов диагностики и внедрение их в практику (Шевцов В.И. и др. 2007; Koorbusch G.F. et al, 2011; Zemann W., 2011; Кабанова А.А., 2013).

При остеомиелите челюстей патология редко диагностируется в острой и подострой стадиях (Козин Д.В. и др., 2009). Основными направлениями, способствующими решению данной проблемы, являются разработка и реализация в клиническую практику новых более эффективных методов диагностики, прогнозирования остеомиелита челюстей (Кабанова А.А., 2013). Однако прогнозирование одонтогенного остеомиелита и его различных осложнений по клинико-лабораторным показателям практически не осуществляется.

От ранней диагностики, объективной оценки тяжести состояния пациентов во многом зависят успехи лечения больных с острым одонтогенным остеомиелитом челюстей (Козин Д.В. и др. 2009; Ефимов Ю.В. и др., 2010;

Hatano H. et al, 2012). Несмотря на достигнутые успехи медицинской практики, лечение острого и хронического остеомиелита челюстей остается сложным и недостаточно эффективным (Козин Д.В. и др., 2009; Лунев М.А., 2012;

Yamazaki T. et al, 2013). Одной из причин этого в последние десятилетия считается утяжеление клинического течения, склонность к генерализации процесса, тяжелым септическим осложнениям и неблагоприятным исходам (Козин Д.В. и др., 2010). Данный контингент больных требует активного, подчас дорогостоящего лечения в условиях специализированного стационара (Козин Д.В. и др., 2010). При этом у 65,7-74,3% пациентов хронический остеомиелит челюстей длится от 6 месяцев до нескольких лет и предусматривает продолжительное лечение, в том числе с многократным проведением хирургических вмешательств (Козин Д.В. и др., 2009). Поэтому анализ схем комплексного лечения пациентов с одонтогенным остеомиелитом челюстей и разработка принципов стандартизации терапии, особенно антибактериальной, рассматривается в качестве чрезвычайно актуальной проблемы в настоящее время (Козин Д.В. и др., 2009). Применяемые при остром остеомиелите челюстей схемы комбинированной терапии нуждаются в алгоритмизации и экспертной оценке.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательской работы Юго-Западного государственного университета и региональной программой «Стоматология».

Целью исследования являются разработка рациональных моделей, алгоритмов диагностики и анализа лечения острого одонтогенного остеомиелита челюстей.

В соответствии с целью диссертационной работы решались следующие задачи исследования:

1. Проведение на основе численных критериев оценки диагностических отклонений гематологических, иммунологических и рефлексологических показателей больных острым одонтогенным остеомиелитом челюстей.

2. Осуществление моделирования диагностики острого одонтогенного остеомиелита челюстей по параметрам крови, иммунитета на системном и локальном уровнях, электрического сопротивления акупунктурных точек.

3. Математическое обоснование и алгоритмизация схемы лечения флегмон при остром одонтогенном остеомиелите челюстей.

4. Алгоритмизация и создание математических моделей для прогнозирования исходов комбинированной терапии острого одонтогенного остеомиелита челюстей.

Научная новизна результатов диссертации.

Созданы модели патологических отклонений при остром одонтогенном остеомиелите челюстей, отличающиеся выраженным сдвигом палочкоядерных нейтрофилов, СОЭ, абсолютного числа Т-хелперов, электрического сопротивления в точках эр-цзянь, пянь-ли, вэнь-лю, иммуноглобулинов G крови, лизоцима, иммуноглобулинов G, секреторного иммуноглобулина А в смыве из полости, позволяющие отобрать важные для диагностики признаки.

Разработаны корреляционные модели гематологических, иммунологических и рефлексологических показателей, отличающиеся у пациентов с острым одонтогенным остеомиелитом челюстей высокой сопряженностью абсолютного числа Т-хелперов, иммуноглобулина G крови, лизоцима, иммуноглобулина G на местном уровне, обусловливающие рациональную диагностическую тактику при данной нозологии.

Построена модель рациональной диагностики острого одонтогенного остеомиелита челюстей, обеспечивающая выявление патологии по ведущим признакам и уменьшение диагностических ошибок, времени на обследование пациентов.

Разработан алгоритм отбора медикаментозных средств и физиотерапевтических методов для лечения острого одонтогенного остеомиелита челюстей, осложненного флегмоной, отличающийся математическим ранжированием антибактериальных, антигистаминных, иммуностимулирующих препаратов, регуляторов обмена в костной ткани, на основе которого они включаются в схемы комплексной терапии.

Созданы математические модели для прогнозирования развития флегмон при остром одонтогенном остеомиелите челюстей по содержанию лимфоцитов и их фенотипов, палочкоядерных нейтрофилов, СОЭ, иммуноглобулинов А, G, М в периферической крови, лизоцима, секреторного иммуноглобулина А, иммуноглобулина G в смыве из полости, электрическому сопротивлению в точках эр-цзянь, пянь-ли, вэнь-лю с требуемым для медицинских задач качеством.

Построен алгоритм анализа лечения и прогнозирования флегмон вследствие острого одонтогенного остеомиелита челюстей, отличающийся определением до начала и после завершения терапии показателей сдвига кластеров дифференцировки иммунных клеток, активности нейтрофилов крови, гуморального иммунитета на системном и местном уровнях, электрического сопротивления акупунктурных точек меридиана толстой кишки, использованных для разработки математических моделей по прогнозированию исхода острого одонтогенного остеомиелита челюстей.

Научно-практическое значение работы.

Разработанные модели патологических отклонений и корреляционных связей гематологических, иммунологических и рефлексологических показателей, рациональной диагностики острого одонтогенного остеомиелита челюстей совершенствуют диагностический процесс за счет сокращения времени обследования пациентов по отобранным ведущим симптомам заболевания в каждой группе признаков.

Показано влияние острого одонтогенного остеомиелита челюстей на изменение корреляционных моделей, что имеет научное значение для понимания патогенеза при данной нозологии.

Численная оценка патологических отклонений при остром одонтогенном остеомиелите челюстей позволила установить количественный вклад исследованных параметров крови, иммунной системы и биологически активных точек в его развитие.

На основе математического ранжирования сформирована схема комбинированной терапии флегмон вследствие острого одонтогенного остеомиелита челюстей и проведена оценка ее результативности и алгоритмизация по параметрам сдвига различных показателей лабораторных и инструментальных исследований. Созданные регрессионные модели позволяют выполнять прогнозирование исходов терапии (флегмона, ремиссия) у больных с острым одонтогенным остеомиелитом челюстей.

Внедрение результатов работы.

Результаты исследования внедрены в клиническую практику ООО «МЕДИСО», МБУЗ «Городская больница №2 г. Белгорода», в учебный процесс ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» при подготовке студентов по специальности «Лечебное дело», «Стоматология», ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет» при изучении дисциплины «Математическая биология».

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Международной научно-практической конференции «Интегративные процессы в медицине и образовании - 2013» (Москва, 2013г.), Международной научно-практической конференции «Интегративные процессы в образовании и медицине - 2014» (Курск, 2014г.), Семнадцатой международной научно-технической конференции «Медико-экологические информационные технологии - 2014» (Курск, 2014г.), Международной научно-практической конференции «Интегративные процессы в образовании и медицине - 2014»

(Курск, 2014г.).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 - в рецензируемых научных журналах и изданиях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и практических рекомендаций, списка литературы из 120 отечественных и зарубежных публикаций, приложения. Работа изложена на 152 страницах, иллюстрирована 32 таблицами и 19 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математико-статистический анализ проявлений острого одонтогенного остеомиелита челюстей с выделением ведущих признаков служит основой построения модели рациональной диагностики заболевания.

2. Моделирование диагностики острого одонтогенного остеомиелита челюстей определяет рациональность даннгого процесса.

3. Созданные регрессионные модели обеспечивают прогнозирование развития флегмон у больных острым одонтогенным остеомиелитом челюстей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлены актуальность, цель и задачи, научная новизна и научно-практическое значение исследования, сведения об апробации, внедрении результатов, публикациях и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе анализируются диагностические критерии, лабораторные и инструментальные методы выявления остеомиелита челюстей; медикаментозные и хирургические способы лечения патологии. Отмечается недостаточная изученность вопросов математического моделирования и прогнозирования острого одонтогенного остеомиелита челюстей, низкая в ряде случаев эффективность используемых схем терапии. Необходимы количественная оценка и алгоритмизация результатов лечебно-диагностического процесса, прогнозирование исходов заболевания.

Во второй главе рассматриваются концептуальная модель, алгоритм диагностики и анализа лечения острого одонтогенного остеомиелита челюстей, методы исследования корреляционных связей и прогнозирования патологии.

В соответствии с задачами диссертационной работы проанализировано 1614 случаев госпитализации в связи с остеомиелитом челюстей в 2010 гг., из которых выделено 106 больных острым одонтогенным остеомиелитом челюстей (основная группа). У больных проведены общий анализ крови, идентификация микроорганизмов с помощью тест-систем на биохимическом анализаторе АТВ Expression фирмы «bioMerieux». Параметры клеточного и гуморального иммунитета изучены иммунофлюоресцентным методом и радиальной иммунодиффузией соответственно. Контролем служили практически здоровых лиц.

Далее в соответствии с концептуальной моделью диагностики острого одонтогенного остеомиелита челюстей выполнялись расчет параметров сдвига и построение моделей патологических отклонений, корреляционных моделей для всех групп показателей: общего анализа крови, клеточного иммунитета и активности нейтрофилов крови, иммуноглобулинов и циркулирующих иммунных комплексов крови, иммунитета на локальном уровне, электрического сопротивления в биологически активных точках меридиана толстой кишки. Корреляционные модели строились на основе результатов корреляционного анализа, проведенного с использованием пакета «Statistica 6.0».

Исследование лечения и прогнозирование флегмон проводилось у больных с флегмонами вследствие острого одонтогенного остеомиелита челюстей и 45 лиц контрольной группы. Использованная схема консервативной терапии формировалась по результатам математического ранжирования экспертами антибактериальных препаратов, анальгетиков, антигистаминных препаратов, иммуностимуляторов, регуляторов обмена в костной ткани, витаминных комплексов и физиотерапевтических методов. Определение согласованности мнений экспертов проводилось с помощью коэффициента конкордации. При построении математических моделей использовался регрессионный метод и программа «Statistica 6.0».

В третьей главе проведены количественная оценка лабораторных, инструментальных исследований и моделирование диагностики острого одонтогенного остеомиелита челюстей.

Наиболее частыми ассоциациями микроорганизмов при остром одонтогенном остеомиелите челюстей выступают Staphylococcus aureus co Staphylococcus epidermicus (48,8%) и Staphylococcus epidermicus co Streptococcus pyogenes (41,3%). При клиническом обследовании установлена высокая частота отдельных локальных симптомов - болезненность челюсти при пальпации и движении (72,8+4,3%), гиперемия слизистой полости рта (67,8±4,5%) и наличие инфильтрата (60,2±4,8%) на стороне поражения.

Развитие заболевания сопровождается достоверными изменениями параметров периферической крови. Среди последних в основной группе по отношению к контролю максимальна величина сдвига для палочкоядерных нейтрофилов (+435,8%). Следующие ранговые позиции занимают СОЭ (+328,6%) и абсолютное число лимфоцитов (+211,8). Построение модели патологических отклонений в крови показывает выраженность изменений со стороны абсолютного количества лимфоцитов, палочкоядерных нейтрофилов, СОЭ и стабильность моноцитов, базофилов, эритроцитов, эозинофилов, гемоглобина. Сопряженность гематологических параметров при корреляционном анализе в контроле значительно ниже (4 связи), чем в основной группе (8 достоверных связей).

Диагностическое исследование параметров системного иммунитета позволило обнаружить гиперактивацию Т-лимфоцитов и наличие недостаточности Т-хелперов, Т-супрессоров, активности нейтрофилов. Математическая оценка системного иммунитета свидетельствует о наиболее существенном сдвиге абсолютного числа Т-хелперов (-266,7%) и Т-лимфоцитов (+212,5%). При осуществлении моделирования выявленных нарушений наблюдается в большинстве случаев однонаправленность изменений. В корреляционной модели больных острым одонтогенным остеомиелитом челюстей выделяется абсолютное содержание Т-хелперов (рис.1).

Рис. 1. Модель корреляционных связей параметров системного иммунитета у больных с острым одонтогенным остеомиелитом челюстей На рис. 1 использованы обозначения: СД3+,х109/л- абсолютное количество Т-лимфоцитов крови, СД3+,%- относительное количество Т-лимфоцитов, СД4+,х109/л- абсолютное количество Т-хелперов, СД4+,%- относительное содержание в крови Т-хелперов, СД8+,х109/лабсолютное содержание Т-супрессоров, СД8+,%- относительное число Т-супрессоров, НСТ-сп.- тест восстановления нитросинего тетразолия спонтанный, НСТ-ст.- тест восстановления нитросинего тетразолия стимулированный, НСТ-ст./НСТ-сп.- соотношение тестов.

Диагностическое исследование на системном уровне параметров гуморального иммунитета в основной группе выявило достоверное снижение Ig A и Ig G. При численном анализе патологических отклонений в содержании иммуноглобулинов и циркулирующих иммунных комплексов с последующим математическим ранжированием установлено, что первое место по величине сдвига в основной группе занимают Ig G (-214,5%). На втором месте и также с отрицательным знаком находятся Ig A (-140,9%). Построенная модель патологических отклонений показывает угнетение выработки иммуноглобулинов на системном уровне. Корреляционный анализ позволил выявить, что среди пациентов с острым одонтогенным остеомиелитом челюстей общее количество достоверных связей превышает число таковых в группе практически здоровых. В основной группе наибольшее число связей присуще классу Ig G крови, который имеет прямую связь с классом Ig A, обратную - с циркулирующими иммунными комплексами, криволинейную зависимость с классом Ig M в крови.

Острый воспалительный процесс в костной ткани челюстей существенно отразился на состоянии параметров местного иммунитета. В частности, произошло значительное снижение продукции sIg A до 0,28±0,02 г/л (0,71±0,05 г/л в контроле), повышение выработки Ig G до 0,31±0,03 г/л (0,08±